Интеллектуальные сенсоры - ответы на тесты Интуит
Все ответы: На рубеже тысячелетий родилось новое поколение сенсоров, в состав которых входит микрокомпьютер. Их называют "интеллектуальными" сенсорами (ИС) за способность к глубокой и сложной обработке полученных сигналов, к учету нелинейностей и посторонних влияний, к извлечению из них ценной информации более высоких уровней, к рациональному изменению режимов работы в зависимости от обстоятельств, к самоконтролю и общению с компьютерной сетью. В курсе описаны разные классы ИС, раскрыты методы и подходы к их разработке и проектированию с учетом собственного опыта авторов. Показана значительная польза, приносимая ИС, и высказана мысль о том, что их создание является одним из признаков новой "информационной" стадии развития общества.
Гц называют:Зная, что электрический заряд электрона
, а число Авогадро
, рассчитайте
Сколько атомов меди будут ионизованы в результате электродной химической реакции
при пропускании через электрохимический элемент заряда в 1 Кл ?
Интенсивность света, прошедшего сквозь кювету с раствором красителя, описывается формулой
где толщина слоя раствора в кювете
задается в миллиметрах. Используя этот интегральный закон поглощения, рассчитайте:
Пропускание кюветы толщиной 
Подсчитайте погрешность измерения температуры объекта с ТО = 450 К температурным сенсором, если:
Тепловое сопротивление между ним и объектом
, между ним и окружающей средой
, между ним и измерительной схемой
, температура окружающей среды
, температура измерительной схемы
, мощность саморазогрева
.
. Коэффициент пропускания кюветы при отсутствии красителя
. Найдите коэффициент пропускания кюветы с раствором.
Рассчитайте отношение спектральных интенсивностей прошедшего сквозь палец света при двух уровнях кровенаполнения на длине волны, характерной для поглощения глюкозой, если концентрации воды, гемоглобина и глюкозы в крови 850 г/л, 130 г/л и 4,1 ммоль/л соответственно. Удельные коэффициенты поглощения воды, гемоглобина и глюкозы на этой длине волны равны соответственно
и
.
Сделайте расчет для среднестатистической длины пути света в пальце 7 мм и разности между уровнями кровенаполнения 3,6%.
При показателе преломления стеклянной подложки ППР сенсора
и длине волны света 630 нм минимум поверхностного плазмонного резонанса достигается при угле 64°.
Стеклянную подложку с каким показателем преломления надо использовать, чтобы минимум ППР наблюдался при том же самом резонансном угле и длине волны света 680 нм?
С использованием серийного операционного усилителя составлена схема высокостабильного неинвертирующего усилителя сигналов, изображенная на рисунке. Для уменьшения влияния изменений температуры резисторы
и
выполнены из одного и того же материала.
Рассчитайте коэффициент усиления схемы по напряжению, если
кОм и
.
до
, но хорошо пропускают сигналы всех других частот
до
, но подавляет или совсем "отрезает" сигналы с другими частотами Известно, что радиоволны распространяются со скоростью
м/с. Сделайте расчеты, связанные с глобальной системой позиционирования
Какова погрешность в определении расстояния до навигационного спутника, если погрешность отсчета времени запаздывания принятого от него радиосигнала составляет \pm0,5 нс?
Обозначения:
- сопротивление проводника при абсолютной температуре
;
- сопротивление того же проводника при абсолютной температуре
;
- температурный коэффициент сопротивления. Рассчитайте:
Относительное изменение сопротивления платинового терморезистора (
) при возрастании температуры от
до
.
Используя известное соотношение между скоростью распространения, частотой и длиной волны, рассчитайте для электромагнитных волн (
):
Частоту радиоволн с длиной волны 1100 м.
, а второй - в концентрации 0,2 моль/л с молярным коэффициентом поглощения
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора
. Найдите коэффициент пропускания кюветы с раствором.
При показателе преломления стеклянной подложки ППР сенсора
и длине волны света 630 нм минимум поверхностного плазмонного резонанса достигается при угле 64°
При каком угле будет наблюдаться резонансный минимум, если использовать свет с длиной волны 680 нм и стеклянную подложку с показателем преломления 1,54?
Слабые сигналы от тех чувствительных элементов, которые действуют подобно источнику тока, например, от фотодиодов, усиливают с помощью типовой схемы, показанной на рисунке.
Каков должен быть номинал резистора
, чтобы при входном токе 3 мкА получить на выходе напряжение -2,56 В?
Напомним, что скорость приближающегося источника звука считается отрицательной (расстояние сокращается), а удаляющегося источника звука - положительной. Скорость распространения звуков в воздухе принять равной 340 м/с или 1200 км/ч.
Основной тон гудка, издаваемого приближающимся к Вам локомотивом, приходится на частоту 1000 Гц. Каков основной тон гудка, который Вы слышите, если скорость движения локомотива равна 180 км/ч?
Подсчитайте относительное изменение электрической ёмкости цилиндрического конденсатора при перемещении его сердечника на 10 мкм, если начальное значение
.
Интенсивность красного света, прошедшего сквозь пластинки с хлоропластами,
а интенсивность света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка,
Здесь
- интенсивность первичного пучка красного света;
- коэффициент отражения света от поверхности листка;
- доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами;
- коэффициент ослабления света из-за рассеяния и фонового поглощения всеми другими компонентами ткани листка, кроме хлорофилла;
- удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом;
- поверхностная концентрация хлорофилла;
- толщина листка. Принять, что
и
.
Вычислите отношение интенсивностей красного света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка и сквозь пластинки с хлоропластами, если концентрация хлорофилла в них составляет 1,5 мг/см2.
Измерению концентрации ионов аналита в водных растворах могут сильно мешать ионы водорода (Н+). Если их концентрация является неконтролируемой, то перед измерениями измеряют значение рН в пробе и, доливая т. н. "рН-буфер", доводят значение рН контролируемого раствора до заранее заданного.
Во сколько раз уменьшится концентрация ионов аналита, если к контролируемой пробе объемом 3,0 мкл долить рН-буфер в объеме 0,75 мкл ?
Интенсивность красного света, прошедшего сквозь зеленый лист растения,
а интенсивность прошедшего инфракрасного света (в опорном канале)
Здесь
и
- фоновые коэффициенты ослабления света в красном и в инфракрасном интервалах спектра;
и
- интенсивности первичного пучка в этих интервалах; R - коэффициент отражения света от поверхности листка;
- доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами;
- удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом;
- поверхностная концентрация хлорофилла;
- толщина листка. Принимая, что
и
:
Вычислите концентрацию хлорофилла в листке растения, если соотношение спектральных интенсивностей красного и инфракрасного света, прошедших сквозь лист растения, составляет 1:9 и
.
В этой задаче использованы следующие обозначения:
- размер излучающей области источника света;
- фокусное расстояние коллимационной линзы;
и
- длина волны и полуширина спектральной полосы излучения;
- размер отдельного фотодетектора в плоскости отражения;
- путь, который проходит свет от вершины расходящегося пучка света до линейки фотодетекторов. Сделайте расчеты, касающиеся физической разрешающей способности ППР сенсоров.
Рассчитайте физическую угловую разрешающую способность в оптической схеме ППР сенсора с раcходящимся пучком света, в котором используется светодиод с
и
, а ППР наблюдается под углом 64°
Cделайте расчеты, касающиеся мостовой схемы, изображенной на рисунке.
Импедансы, включенные в плечи моста, равны
. При каком значении опорного напряжения дифференциальное напряжение
?
), если её холодный спай находится при температуре 20?С, а регистрируемая термо-ЭДС составляет 48,00 мВ?
В схеме на рисунке имеем:
. На сколько должен измениться импеданс
, чтобы напряжение на выходе изменилось на 1 мВ?
Принимая, что скорость распространения зондирующих импульсов радиолокатора равна скорости света
, рассчитайте:
Время запаздывания отраженного радиосигнала от объекта, находящегося на расстоянии 450 м.
В кювету толщиной 5 мм залит раствор с красителем в концентрации
с моль/л. Молярный коэффициент поглощения красителя для света в измерительном канале
, для света в опорном канале
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора в обоих каналах
. Интенсивности света на входе в кювету в измерительном канале
отн. ед., в опорном канале -
отн. ед. В раствор попала щепотка порошка мела, из-за чего раствор стал достаточно сильно рассеивать свет. Коэффициент
ослабления света вследствие рассеяния для обоих каналов одинаков.
Найдите соотношение интенсивностей света на выходе обоих каналов при концентрации красителя
и коэффициенте рассеяния для обоих каналов
.
На рисунке приведена функциональная схема одного из видов сенсора. Расшифруйте некоторые из обозначений.
Цифрами 1 и 2 на ней обозначены:
?
угловой минуты
угловых минуты
углового градуса
углового градуса Принимая, что скорость распространения УЗ волн в воде составляет 1500 м/с, вычислите:
Время запаздывания УЗ сигнала, отраженного от объекта, который удален от гидролокатора на 1800 м.
Принимая, что скорость распространения зондирующих импульсов радиолокатора равна скорости света
, рассчитайте:
Расстояние до объекта, если отраженный от него радиосигнал запаздывает на 150 мкс.
Принимая, что объём крови, всасываемой в электрохимическую ячейку, равен 1,5 мкл и что ферментативное окисление одной молекулы глюкозы сопровождается переносом двух электронов, рассчитайте:
Электрический заряд, который переносится через ячейку при концентрации глюкозы в крови 4 ммоль/л
В кювету толщиной 5 мм залит раствор с красителем в концентрации
с моль/л. Молярный коэффициент поглощения красителя для света в измерительном канале
, для света в опорном канале
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора в обоих каналах
. Интенсивности света на входе в кювету в измерительном канале
отн. ед., в опорном канале -
отн. ед. В раствор попала щепотка порошка мела, из-за чего раствор стал достаточно сильно рассеивать свет. Коэффициент
ослабления света из-за рассеяния для обоих каналов одинаков.
Рассчитайте концентрацию красителя, если интенсивности света на выходе каналов составляют
отн. ед. и
отн. ед.
Напомним, что число Авогадро
(число молекул в 1 моле вещества); постоянная Планка
Дж*с; скорость света в вакууме
м/с.
Рассчитайте соответствие между квантовыми и энергетическими единицами интенсивности света для светодиодов, излучающих свет со средней длиной волны 430 нм.
В задаче использованы следующие обозначения:
- показатель преломления стеклянной основы съемного рецепторного чипа;
- показатель преломления стекла оптической призмы.
Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 68°. Каков при этом должен быть угол падения света на грань призмы, на которой установлен этот чип, в случае, когда
;
?
-переход равен 3 мА и частотный диапазон электронной схемы составляет 150 кГц.
Принимая, что скорость распространения УЗ волн в воде составляет 1500 м/с, вычислите:
Максимальную длительность излучаемого УЗ импульса, если требуется наблюдать подводную обстановку, начиная с расстояний в 30 м.
В кювету толщиной 5 мм залит раствор с красителем. Молярный коэффициент поглощения красителя для света в измерительном канале
, для света в опорном канале
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора в обоих каналах
. Интенсивности света на входе в кювету в измерительном канале
отн. ед., в опорном канале -
отн. ед. В раствор попала капелька черной туши, которая, растворившись, создала фон поглощения, одинаковый для обоих каналов.
Найдите соотношение интенсивностей света на выходе измерительного и опорного каналов при концентрации красителя
моль/л и фоновом поглощении
.
В задаче использованы следующие обозначения:
- показатель преломления стеклянной основы съемного рецепторного чипа;
- показатель преломления стекла оптической призмы;
- показатель преломления иммерсионной жидкости. Напомним также формулу Френеля для коэффициента отражения
-поляризованного света от границы раздела двух оптических сред:
где
- угол падения света на границу раздела сред;
- угол преломления света.
Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 64°. Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред, если
.
°/ч.
Принимая, что скорость распространения УЗ волн в воздухе составляет 340 м/с, вычислите:
Расстояние до объекта, если отраженный от него импульс УЗ волн запаздывает на 170 мкс.
Фирма FISO Technologies, используя микросистемную технологию, выпускает миниатюрные датчики давления, имеющие внешний диаметр всего лишь 0,55 мм.
Что является в этих датчиках чувствительным элементом?
Изменение частоты кварцевого генератора (в Гц) от изменений его массы в рабочем интервале обычно описывают формулой
где
- исходная частота колебаний (МГц);
- прирост массы (г);
- площадь электрода пьезокристалла (см2).
Как изменится частота колебаний кварцевого пьезоэлемента при увеличении его массы на 1 мкг, если частота его свободных колебаний составляет 4,5 МГц, а площадь электрода 1,6 см2?
Принимая скорость распространения УЗ волн в тканях человеческого тела равной 1540 м/с, рассчитайте:
Длину волны в человеческом теле ультразвуковых акустических волн с частотой 15 МГц, используемых в аппарате для УЗИ
Используя закон Стефана-Больцмана для интенсивности теплового излучения, рассчитайте, на сколько процентов интенсивность излучения живого объекта превышает тепловое излучение окружающей среды при следующих условиях:
Температура тела человека 36 ?С, а температура кустов, за которыми он спрятался - 0 ?С.
Принимая скорость распространения ПАВ с = 4 км/с, рассчитайте:
Частоту резонансных колебаний, принимаемых ВШП с периодом расположения штырей 4 мкм.
Используя закон смещения Вина, рассчитайте, на какой длине волны лежит максимум спектрального распределения теплового излучения от следующих объектов:
Поверхность нагретой электроплиты с температурой 160 ?С.
Напомним, что выражение для вычисления концентрации гемоглобина в исследуемой ткани можно представить в виде
При калибровке гемоглобиномера были найдены следующие константы прибора:
г/л и
г/л.
Рассчитайте, при какой концентрации гемоглобина соотношение спектральных интенсивностей света в опорном и измерительном каналах
.
На рисунке показана конструкция сенсора для измерения давления света, разработанная П. Н. Лебедевым. Экспериментатор надежно фиксировал перемещение светового "зайчика", отраженного от зеркальца 3, по линейной шкале отсчета на расстояние 0,5 мм. Учтите, что при закручивании нити на угол
отраженный от зеркальца луч поворачивается на угол
.
Рассчитайте минимальный угол упругого закручивания нити 2, который мог надежно фиксировать экспериментатор, если экран со шкалой был установлен на расстоянии 5 м от зеркальца.
Рассчитайте минимальный размер механических нарушений, которые могут быть обнаружены в "самоконтролируемой адаптивной композитной структуре" со скоростью распространения ПАВ 3,6 км/с. Предполагается, что минимальный размер определяется длиной волны.
Если частота колебаний в ПАВ составляет 500 МГц.
Гц называют:Зная, что электрический заряд электрона
, а число Авогадро
, рассчитайте
Какой величины электрический заряд переносится через электрод при окислении 1 мкмоля серебра в результате электродной химической реакции
?
Интенсивность света, прошедшего сквозь кювету с раствором красителя, описывается формулой
где толщина слоя раствора в кювете
задается в миллиметрах. Используя этот интегральный закон поглощения, рассчитайте:
Толщину кюветы, если ее пропускание равно 57,6%?
Подсчитайте погрешность измерения температуры объекта с ТО = 450 К температурным сенсором, если:
Тепловое сопротивление между ним и объектом
, между ним и окружающей средой
, между ним и измерительной схемой
, температура окружающей среды
, температура измерительной схемы
, мощность саморазогрева
.
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора
. Найдите оптическую плотность кюветы.
Рассчитайте отношение спектральных интенсивностей прошедшего сквозь палец света при двух уровнях кровенаполнения на длине волны, характерной для поглощения глюкозой, если концентрации воды, гемоглобина и глюкозы в крови 850 г/л, 130 г/л и 4,1 ммоль/л соответственно. Удельные коэффициенты поглощения воды, гемоглобина и глюкозы на этой длине волны равны соответственно
и
.
Сделайте расчет для среднестатистической длины пути света в пальце 8 мм и разности между уровнями кровенаполнения 3,6%.
При показателе преломления стеклянной подложки ППР сенсора
и длине волны света 630 нм минимум поверхностного плазмонного резонанса достигается при угле 64°.
Какой длины волны свет надо использовать, чтобы минимум ППР наблюдался при резонансном угле 62°?
С использованием серийного операционного усилителя составлена схема высокостабильного неинвертирующего усилителя сигналов, изображенная на рисунке. Для уменьшения влияния изменений температуры резисторы
и
выполнены из одного и того же материала.
Каков должен быть номинал резистора
, чтобы коэффициент усиления схемы был равен 512, если
?
), но подавляет или совсем "отрезает" сигналы с частотами ниже
), но очень ослабляет или совсем "отрезает" сигналы с частотами выше
Известно, что радиоволны распространяются со скоростью
. Сделайте расчеты, связанные с глобальной системой позиционирования
Какова должна быть точность отсчета времени запаздывания радиосигнала, если расстояние до навигационного спутника надо определять с точностью до \pm1 см?
Обозначения:
- сопротивление проводника при абсолютной температуре
;
- сопротивление того же проводника при абсолютной температуре
;
- температурный коэффициент сопротивления. Рассчитайте:
Относительное изменение сопротивления терморезистора из вольфрама (
) при возрастании температуры от
до
.
Используя известное соотношение между скоростью распространения, частотой и длиной волны, рассчитайте для электромагнитных волн (
):
Период электромагнитных колебаний радиоволн с длиной волны 11 м.
, а второй - в неизвестной концентрации с молярным коэффициентом поглощения
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора
. Найдите концентрацию второго красителя, если коэффициент пропускания кюветы с раствором 
При показателе преломления стеклянной подложки ППР сенсора
и длине волны света 630 нм минимум поверхностного плазмонного резонанса достигается при угле 64°.
Какой длины волны свет надо использовать, чтобы на стеклянной подложке с показателем преломления 1,54 минимум ППР наблюдался при резонансном угле 62°?
Слабые сигналы от тех чувствительных элементов, которые действуют подобно источнику тока, например, от фотодиодов, усиливают с помощью типовой схемы, показанной на рисунке.
Рассчитайте номинал резистора
, если при входном токе 50 нА напряжение на выходе равно -40 мВ.
Напомним, что скорость приближающегося источника звука считается отрицательной (расстояние сокращается), а удаляющегося источника звука - положительной. Скорость распространения звуков в воздухе принять равной 340 м/с или 1200 км/ч.
Основной тон гудка, издаваемого удаляющимся от Вас локомотивом, приходится на частоту 1000 Гц. Каков основной тон гудка, который Вы слышите, если скорость движения локомотива равна 180 км/ч
Подсчитайте относительное изменение электрической ёмкости плоского конденсатора, если исходное расстояние 0,25 мм между его обкладками изменилось на 1 мкм.
Интенсивность красного света, прошедшего сквозь пластинки с хлоропластами,
а интенсивность света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка,
Здесь
- интенсивность первичного пучка красного света;
- коэффициент отражения света от поверхности листка;
- доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами;
- коэффициент ослабления света из-за рассеяния и фонового поглощения всеми другими компонентами ткани листка, кроме хлорофилла;
- удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом;
- поверхностная концентрация хлорофилла;
- толщина листка. Принять, что
и
.
Вычислите отношение интенсивностей красного света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка и сквозь пластинки с хлоропластами, если концентрация хлорофилла в них составляет 6 мг/см2.
Измерению концентрации ионов аналита в водных растворах могут сильно мешать ионы водорода (Н+). Если их концентрация является неконтролируемой, то перед измерениями измеряют значение рН в пробе и, доливая т. н. "рН-буфер", доводят значение рН контролируемого раствора до заранее заданного.
Во сколько раз уменьшится концентрация ионов аналита, если к контролируемой пробе объемом 3,6 мкл долить рН-буфер в объеме 0,90 мкл?
Интенсивность красного света, прошедшего сквозь зеленый лист растения,
а интенсивность прошедшего инфракрасного света (в опорном канале)
Здесь
и
- фоновые коэффициенты ослабления света в красном и в инфракрасном интервалах спектра;
и
- интенсивности первичного пучка в этих интервалах; R - коэффициент отражения света от поверхности листка;
- доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами;
- удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом;
- поверхностная концентрация хлорофилла;
- толщина листка. Принимая, что
и
:
Вычислите отношение спектральных интенсивностей красного и инфракрасного света, прошедших сквозь лист растения, если
и концентрация хлорофилла 4 мг/см2
В этой задаче использованы следующие обозначения:
- размер излучающей области источника света;
- фокусное расстояние коллимационной линзы;
и
- длина волны и полуширина спектральной полосы излучения;
- размер отдельного фотодетектора в плоскости отражения;
- путь, который проходит свет от вершины расходящегося пучка света до линейки фотодетекторов. Сделайте расчеты, касающиеся физической разрешающей способности ППР сенсоров.
Рассчитайте физическую угловую разрешающую способность в оптической схеме ППР сенсора с раcходящимся пучком света, в котором используется полупроводниковый лазер с
и
, а ППР наблюдается под углом 62°.
Cделайте расчеты, касающиеся мостовой схемы, изображенной на рисунке.
При каком импедансе
достигается баланс моста, если
?
) находится при температуре 400?С, а её холодный спай - при температуре 10?С. Рассчитайте измеряемую термо-ЭДС.
Cделайте расчеты, касающиеся мостовой схемы, изображенной на рисунке
При каком импедансе
достигается баланс моста, изображенного на рисунке, если
?
Принимая, что скорость распространения зондирующих импульсов радиолокатора равна скорости света
, рассчитайте:
Время запаздывания отраженного радиосигнала от объекта, находящегося на расстоянии 30 км.
При калибровке магний-селективного электрода установили, что зависимость разности потенциалов в нём от концентрации ионов магния в контролируемом растворе при комнатной температуре описывается формулой:
(здесь концентрация выражается в моль/л, а разность потенциалов - в милливольтах).
Какова разность потенциалов между электродами при исследовании раствора с концентрацией ионов магния 10 ммоль/л?
В кювету толщиной 5 мм залит раствор с красителем в концентрации
с моль/л. Молярный коэффициент поглощения красителя для света в измерительном канале
, для света в опорном канале
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора в обоих каналах
. Интенсивности света на входе в кювету в измерительном канале
отн. ед., в опорном канале -
отн. ед. В раствор попала щепотка порошка мела, из-за чего раствор стал достаточно сильно рассеивать свет. Коэффициент
ослабления света вследствие рассеяния для обоих каналов одинаков.
Найдите соотношение интенсивностей света на выходе обоих каналов при концентрации красителя
и коэффициенте рассеяния для обоих каналов
.
На рисунке приведена функциональная схема одного из видов сенсора. Расшифруйте некоторые из обозначений.
Цифрами 3 и 4 на ней обозначены:
, стеклянной подложки съемного рецепторного чипа
и иммерсионной жидкости
?
среднеквадратичное значение напряжения теплового шума составляет 42 мкВ?
угловой минуты
угловой минуты
угловой минуты
углового градуса Принимая, что скорость распространения УЗ волн в воде составляет 1500 м/с, вычислите:
Время запаздывания УЗ сигнала, отраженного от объекта, который удален от гидролокатора на 30 м.
Принимая, что скорость распространения зондирующих импульсов радиолокатора равна скорости света
, рассчитайте:
Максимальную дальность обнаруживаемых целей, если период излучения радиолокатором радиоимпульсов составляет 100 мкс.
Принимая, что объём крови, всасываемой в электрохимическую ячейку, равен 1,5 мкл и что ферментативное окисление одной молекулы глюкозы сопровождается переносом двух электронов, рассчитайте:
Концентрацию глюкозы в исследуемой крови, если через кулонометрическую электрохимическую ячейку перенесен электрический заряд 1 мКл.
В кювету толщиной 5 мм залит раствор с красителем в концентрации
с моль/л. Молярный коэффициент поглощения красителя для света в измерительном канале
, для света в опорном канале
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора в обоих каналах
. Интенсивности света на входе в кювету в измерительном канале
отн. ед., в опорном канале -
отн. ед. В раствор попала щепотка порошка мела, из-за чего раствор стал достаточно сильно рассеивать свет. Коэффициент
ослабления света из-за рассеяния для обоих каналов одинаков.
Рассчитайте концентрацию красителя, если интенсивности света на выходе каналов составляют
отн. ед. и
отн. ед.
Напомним, что число Авогадро
(число молекул в 1 моле вещества); постоянная Планка
Дж*с; скорость света в вакууме
м/с.
Рассчитайте, какую квантовую интенсивность света на поверхности листка растения создает светодиод с мощностью излучения 0,6 мВт в телесный угол 0,46 стерадиана на длине волны 470 нм, если он расположен на расстоянии 7 мм от листка.
В задаче использованы следующие обозначения:
- показатель преломления стеклянной основы съемного рецепторного чипа;
- показатель преломления стекла оптической призмы.
Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 65°. Каков при этом должен быть угол падения света на грань призмы, на которой установлен этот чип, в случае, когда
?
-переход составляет 7,5 нА. В каком частотном диапазоне работает схема, если через переход протекает ток 2,5 мА?
Принимая, что скорость распространения УЗ волн в воде составляет 1500 м/с, вычислите:
Наименьший период генерирования зондирующих УЗ импульсов, если требуется наблюдать подводную обстановку на расстояниях до 4,5 км.
В кювету толщиной 5 мм залит раствор с красителем. Молярный коэффициент поглощения красителя для света в измерительном канале
, для света в опорном канале
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора в обоих каналах
. Интенсивности света на входе в кювету в измерительном канале
отн. ед., в опорном канале -
отн. ед. В раствор попала капелька черной туши, которая, растворившись, создала фон поглощения, одинаковый для обоих каналов.
Найдите соотношение интенсивностей света на выходе измерительного и опорного каналов при концентрации красителя
моль/л и фоновом поглощении
.
В задаче использованы следующие обозначения:
- показатель преломления стеклянной основы съемного рецепторного чипа;
- показатель преломления стекла оптической призмы;
- показатель преломления иммерсионной жидкости. Напомним также формулу Френеля для коэффициента отражения
-поляризованного света от границы раздела двух оптических сред:
где
- угол падения света на границу раздела сред;
- угол преломления света.
Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен
. Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред, если
.
°/ч
угловой минуты
угловой минуты
угловой минуты
угловой минуты
угловых минут Принимая, что скорость распространения УЗ волн в воздухе составляет 340 м/с, вычислите:
Время запаздывания УЗ сигнала, отраженного от объекта, расположенного на расстоянии 200 мм.
Фирма FISO Technologies, используя микросистемную технологию, выпускает миниатюрные датчики давления, имеющие внешний диаметр всего лишь 0,55 мм.
Какова физическая природа первичных информационных сигналов в этом датчике?
Изменение частоты кварцевого генератора (в Гц) от изменений его массы в рабочем интервале обычно описывают формулой
где
- исходная частота колебаний (МГц);
- прирост массы (г);
- площадь электрода пьезокристалла (см2).
Рассчитайте массу навески на кварцевых микровесах, если частота колебаний пьезоэлемента изменилась от 4,80 МГц до 4,72 МГц при площади электрода 0,3 см2.
.Принимая скорость распространения УЗ волн в тканях человеческого тела равной 1540 м/с, рассчитайте:
Доплеровский сдвиг частоты УЗ волн, отраженных от дыхательной диафрагмы, движущейся со скоростью 1 см/с, если исходная частота составляет 3,5 МГц.
Используя закон Стефана-Больцмана для интенсивности теплового излучения, рассчитайте, на сколько процентов интенсивность излучения живого объекта превышает тепловое излучение окружающей среды при следующих условиях:
Температура маскировочной накидки на теле человека +25 ?С, а травянистого покрова, в котором он притаился, - +16 ?С.
Принимая скорость распространения ПАВ с = 4 км/с, рассчитайте:
Частоту резонансных колебаний, принимаемых ВШП с периодом расположения штырей 1 мкм.
Используя закон смещения Вина, рассчитайте, на какой длине волны лежит максимум спектрального распределения теплового излучения от следующих объектов:
Тело человека с температурой 36 ?С
Напомним, что выражение для вычисления концентрации гемоглобина в исследуемой ткани можно представить в виде
При калибровке гемоглобиномера были найдены следующие константы прибора:
г/л и
г/л.
Найдите кровенаполнение участка тела, при исследовании которого спектральные интенсивности света в опорном и измерительном каналах оказались следующими:
отн. ед. и
отн. ед. Концентрация гемоглобина в крови пациента 
На рисунке показана конструкция сенсора для измерения давления света, разработанная П. Н. Лебедевым. Экспериментатор надежно фиксировал перемещение светового "зайчика", отраженного от зеркальца 3, по линейной шкале отсчета на расстояние 0,5 мм. Учтите, что при закручивании нити на угол
отраженный от зеркальца луч поворачивается на угол
.
Рассчитайте, на какое расстояние перемещался световой "зайчик" при упругом закручивании нити на 1 угловую минуту, если экран со шкалой был установлен на расстоянии 5 м от зеркальца.
Рассчитайте минимальный размер механических нарушений, которые могут быть обнаружены в "самоконтролируемой адаптивной композитной структуре" со скоростью распространения ПАВ 3,6 км/с. Предполагается, что минимальный размер определяется длиной волны.
Если частота колебаний в ПАВ составляет 120 МГц.
Гц называют: Зная, что электрический заряд электрона
, а число Авогадро
, рассчитайте
Сколько молекул водорода будут разложены на водородном электроде в результате электродной химической реакции
при пропускании электрического заряда в 24 мКл
Интенсивность света, прошедшего сквозь кювету с раствором красителя, описывается формулой
где толщина слоя раствора в кювете
задается в миллиметрах. Используя этот интегральный закон поглощения, рассчитайте:
Оптическую плотность кюветы, если ее толщина
?
, при котором произведение
в показателе экспоненты равно 1
, т.е. свет ослабляется в 10 раз
Подсчитайте погрешность измерения температуры объекта с ТО = 450 К температурным сенсором, если:
Тепловое сопротивление между ним и объектом
, между ним и окружающей средой
, между ним и измерительной схемой
, температура окружающей среды
, температура измерительной схемы
, мощность саморазогрева 
. Коэффициент пропускания кюветы с раствором
, а той же кюветы с чистым растворителем
. Найдите концентрацию красителя в растворе.
Рассчитайте отношение спектральных интенсивностей прошедшего сквозь палец света при двух уровнях кровенаполнения на длине волны, характерной для поглощения глюкозой, если концентрации воды, гемоглобина и глюкозы в крови 850 г/л, 130 г/л и 4,1 ммоль/л соответственно. Удельные коэффициенты поглощения воды, гемоглобина и глюкозы на этой длине волны равны соответственно
и
.
Сделайте расчет для среднестатистической длины пути света в пальце 7 мм и разности между уровнями кровенаполнения 4,5%.
При показателе преломления стеклянной подложки ППР сенсора
и длине волны света 630 нм минимум поверхностного плазмонного резонанса достигается при угле 64°.
При каком угле будет наблюдаться резонансный минимум, если использовать свет с длиной волны 680 нм?
С использованием серийного операционного усилителя составлена схема высокостабильного неинвертирующего усилителя сигналов, изображенная на рисунке. Для уменьшения влияния изменений температуры резисторы
и
выполнены из одного и того же материала.
Каков должен быть номинал резистора
, чтобы коэффициент усиления схемы был равен 256, если
?
Известно, что радиоволны распространяются со скоростью
. Сделайте расчеты, связанные с глобальной системой позиционирования
Учитывая то, что навигационные спутники системы GPS летают на высоте около 20 тыс. км над поверхностью Земли, рассчитайте время запаздывания радиосигнала, принятого от спутника, находящегося в зените.
Обозначения:
- сопротивление проводника при абсолютной температуре
;
- сопротивление того же проводника при абсолютной температуре
;
- температурный коэффициент сопротивления. Рассчитайте:
Относительное изменение сопротивления терморезистора из меди (
) при возрастании температуры от
до
.
Используя известное соотношение между скоростью распространения, частотой и длиной волны, рассчитайте для электромагнитных волн (
):
Длину волны инфракрасного излучения с частотой
.
, а второй - в концентрации 0,5 моль/л с молярным коэффициентом поглощения
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора
. Найдите оптическую плотность кюветы с раствором.При показателе преломления стеклянной подложки ППР сенсора
и длине волны света 630 нм минимум поверхностного плазмонного резонанса достигается при угле 64°.
Стеклянную подложку с каким показателем преломления надо использовать, чтобы при длине волны света 730 нм ППР наблюдался при резонансном угле 68°?
Слабые сигналы от тех чувствительных элементов, которые действуют подобно источнику тока, например, от фотодиодов, усиливают с помощью типовой схемы, показанной на рисунке.
Каково напряжение на выходе усилителя при входном токе 180 нА, если номиналы резисторов
и
?
Напомним, что скорость приближающегося источника звука считается отрицательной (расстояние сокращается), а удаляющегося источника звука - положительной. Скорость распространения звуков в воздухе принять равной 340 м/с или 1200 км/ч.
Летучая мышь летит со скоростью 27 км/ч и посылает вперед ультразвуковой импульс с частотой колебаний 32 кГц. Какой частоты отраженный сигнал от неподвижного препятствия она слышит?
Подсчитайте относительное изменение электрической ёмкости плоского конденсатора, если исходное расстояние 0,25 мм между его обкладками уменьшилось на 1 мкм, а диэлектрическая проницаемость заполняющей жидкости увеличилось с
до 25,4.
Интенсивность красного света, прошедшего сквозь пластинки с хлоропластами,
а интенсивность света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка,
Здесь
- интенсивность первичного пучка красного света;
- коэффициент отражения света от поверхности листка;
- доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами;
- коэффициент ослабления света из-за рассеяния и фонового поглощения всеми другими компонентами ткани листка, кроме хлорофилла;
- удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом;
- поверхностная концентрация хлорофилла;
- толщина листка. Принять, что
и
.
Вычислите отношение интенсивностей красного света, прошедшего сквозь сосудистую сеть листка и сквозь пластинки с хлоропластами, если концентрация хлорофилла в них составляет 3 мг/см2.
-переход пропорционально:
-перехода
-переход Измерению концентрации ионов аналита в водных растворах могут сильно мешать ионы водорода (Н+). Если их концентрация является неконтролируемой, то перед измерениями измеряют значение рН в пробе и, доливая т. н. "рН-буфер", доводят значение рН контролируемого раствора до заранее заданного.
Во сколько раз уменьшится концентрация ионов аналита, если к контролируемой пробе объемом 2,40 мкл долить рН-буфер в объеме 1,20 мкл?
Интенсивность красного света, прошедшего сквозь зеленый лист растения,
а интенсивность прошедшего инфракрасного света (в опорном канале)
Здесь
и
- фоновые коэффициенты ослабления света в красном и в инфракрасном интервалах спектра;
и
- интенсивности первичного пучка в этих интервалах; R - коэффициент отражения света от поверхности листка;
- доля поверхности листка, перекрываемая хлоропластами;
- удельный коэффициент поглощения света хлорофиллом;
- поверхностная концентрация хлорофилла;
- толщина листка. Принимая, что
и
:
Вычислите отношение спектральных интенсивностей красного и инфракрасного света, прошедших сквозь лист растения, если концентрация хлорофилла в нём составляет 4 мг/см2 и
.
В этой задаче использованы следующие обозначения:
- размер излучающей области источника света;
- фокусное расстояние коллимационной линзы;
и
- длина волны и полуширина спектральной полосы излучения;
- размер отдельного фотодетектора в плоскости отражения;
- путь, который проходит свет от вершины расходящегося пучка света до линейки фотодетекторов. Сделайте расчеты, касающиеся физической разрешающей способности ППР сенсоров.
Рассчитайте физическую угловую разрешающую способность в оптической схеме ППР сенсора с параллельным пучком света, в котором используется светодиод с
, излучающий свет с длиной волны 750 нм и
, при
, а ППР наблюдается под углом 64°
Cделайте расчеты, касающиеся мостовой схемы, изображенной на рисунке.
Каково дифференциальное напряжение на выходе мостовой схемы, если
?
Cделайте расчеты, касающиеся мостовой схемы, изображенной рисунке
В схеме на рис. 3 имеем:
. На сколько изменится дифференциальное напряжение на выходе моста, если импеданс
изменится на 1%?
Принимая, что скорость распространения зондирующих импульсов радиолокатора равна скорости света
, рассчитайте:
Расстояние до объекта, если отраженный от него радиосигнал запаздывает на 20 мкс.
При калибровке магний-селективного электрода установили, что зависимость разности потенциалов в нём от концентрации ионов магния в контролируемом растворе при комнатной температуре описывается формулой:
(здесь концентрация выражается в моль/л, а разность потенциалов - в милливольтах).
Какова разность потенциалов между электродами, если концентрация ионов магния в исследуемом растворе составляет 1,8 моль/л?
В кювету толщиной 5 мм залит раствор с красителем в концентрации
с моль/л. Молярный коэффициент поглощения красителя для света в измерительном канале
, для света в опорном канале
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора в обоих каналах
. Интенсивности света на входе в кювету в измерительном канале
отн. ед., в опорном канале -
отн. ед. В раствор попала щепотка порошка мела, из-за чего раствор стал достаточно сильно рассеивать свет. Коэффициент
ослабления света вследствие рассеяния для обоих каналов одинаков.
Найдите соотношение интенсивностей света на выходе обоих каналов при концентрации красителя
и коэффициенте рассеяния для обоих каналов
.
На рисунке приведена функциональная схема одного из видов сенсора. Расшифруйте некоторые из обозначений.
Цифрами 6 и 7 на ней обозначены:
Принимая, что скорость распространения УЗ волн в воде составляет 1500 м/с, вычислите:
Расстояние до подводного объекта, если отраженный от него УЗ сигнал запаздывает на 128 мс.
Принимая, что скорость распространения зондирующих импульсов радиолокатора равна скорости света
, рассчитайте:
С какой точностью надо отсчитывать время запаздывания отраженного сигнала, чтобы обеспечить точность определения дальности не хуже 30 м.
Принимая, что объём крови, всасываемой в электрохимическую ячейку, равен 1,5 мкл и что ферментативное окисление одной молекулы глюкозы сопровождается переносом двух электронов, рассчитайте:
Перенесенный через кулонометрическую электрохимическую ячейку электрический заряд, если концентрация глюкозы в крови составляет 12 ммоль/л.
В кювету толщиной 5 мм залит раствор с красителем в концентрации
с моль/л. Молярный коэффициент поглощения красителя для света в измерительном канале
, для света в опорном канале
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора в обоих каналах
. Интенсивности света на входе в кювету в измерительном канале
отн. ед., в опорном канале -
отн. ед. В раствор попала щепотка порошка мела, из-за чего раствор стал достаточно сильно рассеивать свет. Коэффициент
ослабления света из-за рассеяния для обоих каналов одинаков.
Рассчитайте концентрацию красителя, если интенсивности света на выходе каналов составляют
отн. ед. и
отн. ед.
Напомним, что число Авогадро
(число молекул в 1 моле вещества); постоянная Планка
Дж*с; скорость света в вакууме
м/с.
Рассчитайте, какую мощность излучения должен иметь светодиод, чтобы создать на поверхности листка насыщающую интенсивность света порядка 2000 мкмоль/(м2с). Принять, что средняя длина волны излучения равна 470 нм, а излучаемый свет равномерно распределяется по площади 30 мм2.
В задаче использованы следующие обозначения:
- показатель преломления стеклянной основы съемного рецепторного чипа;
- показатель преломления стекла оптической призмы.
Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 66°. Каков при этом должен быть угол падения света на грань призмы, на которой установлен этот чип, в случае, когда
?
-переход, если среднеквадратичное значение дробовых флуктуаций тока равно 38 нА и частотный диапазон электронной схемы составляет 250 кГц?
Принимая, что скорость распространения УЗ волн в воде составляет 1500 м/с, вычислите:
Число полных колебаний давления в УЗ зондирующем импульсе длительностью 24 мс, если частота УЗ колебаний составляет 80 кГц.
В кювету толщиной 5 мм залит раствор с красителем. Молярный коэффициент поглощения красителя для света в измерительном канале
, для света в опорном канале
. Коэффициент пропускания кюветы без раствора в обоих каналах
. Интенсивности света на входе в кювету в измерительном канале
отн. ед., в опорном канале -
отн. ед. В раствор попала капелька черной туши, которая, растворившись, создала фон поглощения, одинаковый для обоих каналов.
Найдите соотношение интенсивностей света на выходе измерительного и опорного каналов при концентрации красителя
моль/л и фоновом поглощении
.
В задаче использованы следующие обозначения:
- показатель преломления стеклянной основы съемного рецепторного чипа;
- показатель преломления стекла оптической призмы;
- показатель преломления иммерсионной жидкости. Напомним также формулу Френеля для коэффициента отражения
-поляризованного света от границы раздела двух оптических сред:
где
- угол падения света на границу раздела сред;
- угол преломления света.
Угол падения света на рабочую область съемного рецепторного чипа должен быть равен 63°. Рассчитайте суммарный коэффициент отражения света от границ раздела оптических сред в случае, когда показатель преломления призмы больше, чем у стеклянной подложки чипа.
.
°/ч.
Принимая, что скорость распространения УЗ волн в воздухе составляет 340 м/с, вычислите:
Точность, с которой надо измерять времена запаздывания, чтобы обеспечить точность определения расстояний до 0,2 мм.
Фирма FISO Technologies, используя микросистемную технологию, выпускает миниатюрные датчики давления, имеющие внешний диаметр всего лишь 0,55 мм.
Какова физическая природа выходных сигналов такого датчика?
Изменение частоты кварцевого генератора (в Гц) от изменений его массы в рабочем интервале обычно описывают формулой
где
- исходная частота колебаний (МГц);
- прирост массы (г);
- площадь электрода пьезокристалла (см2).
Рассчитайте теоретическую чувствительность микровесов, если площадь электрода пьезоэлемента 5 х 5 мм2, и можно надежно фиксировать изменение частоты на 10 Гц от исходной 4,5 МГц.
Принимая скорость распространения УЗ волн в тканях человеческого тела равной 1540 м/с, рассчитайте:
Время запаздывания отраженных УЗ сигналов при глубине сканирования человеческого тела 30 см.
Используя закон Стефана-Больцмана для интенсивности теплового излучения, рассчитайте, на сколько процентов интенсивность излучения живого объекта превышает тепловое излучение окружающей среды при следующих условиях:
Температура поверхности лося + 30?С, а температура кустов, за которыми он спрятался - +10 ?С.
Принимая скорость распространения ПАВ с = 4 км/с, рассчитайте:
Время распространения ПАВ от генератора к приёмному ВШП, если расстояние между ними составляет 2,4 мм.
Используя закон смещения Вина, рассчитайте, на какой длине волны лежит максимум спектрального распределения теплового излучения от следующих объектов:
Поверхность водоема с температурой около 0 ?С
Напомним, что выражение для вычисления концентрации гемоглобина в исследуемой ткани можно представить в виде
При калибровке гемоглобиномера были найдены следующие константы прибора:
г/л и
г/л.
Кровенаполнение участка тела составляет 1,5%, концентрация гемоглобина в крови пациента
. Рассчитайте спектральную интенсивность света в опорном канале, если в измерительном канале она равна
отн. ед.
На рисунке показана конструкция сенсора для измерения давления света, разработанная П. Н. Лебедевым. Экспериментатор надежно фиксировал перемещение светового "зайчика", отраженного от зеркальца 3, по линейной шкале отсчета на расстояние 0,5 мм. Учтите, что при закручивании нити на угол
отраженный от зеркальца луч поворачивается на угол
.
Каково расстояние от зеркальца до экрана со шкалой, если световой "зайчик" при упругом закручивании нити на 2 угловые минуты переместился на расстояние 5 мм?
Рассчитайте минимальный размер механических нарушений, которые могут быть обнаружены в "самоконтролируемой адаптивной композитной структуре" со скоростью распространения ПАВ 3,6 км/с. Предполагается, что минимальный размер определяется длиной волны.
Если частота колебаний в ПАВ составляет 30 МГц.